JP3857601B2 - コージェネレーションシステム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電ユニットと、その発電ユニットの排熱を利用して温水を供給する手段とを持つコージェネレーションシステムに関する。特に、水循環経路や熱媒体循環経路の凍結を防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コージェネレーションシステムは、発電ユニットと、発電ユニットの排熱を利用して温水に加熱する加熱手段と、加熱手段で加熱された温水を貯湯する貯湯槽と、貯湯槽内の温水を設定温度に調温して温水使用箇所に供給する温水供給手段とを備えている。加熱手段と貯湯槽の間には、貯湯槽内の温水を加熱手段に送って貯湯槽に戻す水循環経路が形成されており、その水循環経路に水を循環させるポンプが組込まれている。
このシステムでは、発電することによって生じる排熱を利用して水を加熱し、加熱された温水を貯湯槽に貯湯する。この貯湯槽内の温水を適温に調温して温水使用箇所（例えば、床暖房システムやフロやシャワーや温水栓）に給湯する。温水使用箇所で必要とされる湯温よりも高温の温水が貯湯槽に貯湯されていれば、貯湯槽内の温水を市水と混合させるのみで必要湯温に調整できる。温水使用箇所で必要とされる湯温よりも低温の温水が貯湯槽に貯湯されていれば、温水供給手段でさらに加熱する必要があるが、発電排熱で加熱された温水を加熱すればよいことから、加熱に要する熱量を少なくすることができる。コージェネレーションシステムは、総合的なエネルギー効率が高い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
コージェネレーションシステムを効率的に使用するためには、電力を必要とするときにのみ発電ユニットを運転し、不要時には運転を中止する。発電ユニットの運転中止中は加熱手段と貯湯槽の間で水を循環させるポンプも運転を休止する。このために、発電ユニットの運転中止中に外気温が低下すると、発電ユニットと貯湯槽との間の循環経路内で水が凍結してしまうといった問題があった。
上記の問題は、循環経路を加熱するヒータ等を新たに付加することで解決できるが、新たに加熱機器を付加するとシステムのコスト増大を招いてしまう。
【０００４】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、発電ユニットの運転中止中に発電ユニットと貯湯槽の間の循環経路内で水が凍結するのを防止する技術を提供する。この技術では、新たな加熱機器等を付加しないで凍結を防止する。
【０００５】
【課題を解決するための手段と作用と効果】
上記課題を解決するために、請求項１に記載のコージェネレーションシステムが創作された。そのコージェネレーションシステムは、発電ユニットと、発電ユニットの排熱を利用して温水に加熱する加熱手段と、加熱手段で加熱された温水を貯湯する貯湯槽と、貯湯槽内の温水を設定温度に調温して温水使用箇所に供給する温水供給手段を備えている。前記加熱手段と前記貯湯槽の間には、貯湯槽内の温水を加熱手段に送って貯湯槽に戻す第１循環経路（後記する循環経路と区別する為に第１循環経路という）と、その第１循環経路内の温水を循環させるポンプが設けられている。本発明のシステムでは、発電ユニットが運転停止中であって外気温が第１所定温度（第１循環経路内の水が凍結する可能性がある程度の低温に設定されている）以下のときに前記ポンプを強制駆動するポンプ制御装置を備える。
請求項１のコージェネレーションシステムでは、外気温が第１所定温度以下で第１循環経路が凍結する可能性があるときには、第１循環経路のポンプが強制的に駆動される。これにより、貯湯槽内の温水が第１循環経路内を循環する。このために第１循環経路の凍結を防止することができる。発電ユニットが長時間停止して、貯湯槽に冷水が貯められていたとしても、ポンプが強制駆動されることで第１循環経路内を水が流動するために、凍結し難くなる。
強制駆動されるポンプは、コージェネレーションシステムに必須の構成であり、凍結防止のために付加されるものでない。コストアップをまねかずに第１循環経路の凍結を防止できる。
第１所定温度には、例えば０℃前後の値を採用することができる。水の凝固点を考慮したものである。水温は外気温に追従するように低下するので、外気温が低下して０℃になったとしても水温は０℃より高く凍結は生じていないと考えられる。このため、外気温が０℃前後にまで低下したときにポンプを強制駆動することで第１循環経路の凍結を充分防止できる。なお、第１所定温度として０℃より高い温度を採用しても良い。例えば、３℃程度の温度を採用することもできる。外気温が３℃であれば凍結の恐れはないが、測定誤差を考慮して３℃程度でポンプを駆動するようにしても良い。
貯湯槽には様々な形式のものが用いられる。例えば、室外型の大型の貯湯槽でも良いし、給湯器（給湯暖房機）等に備えられる、いわゆるシスターン等をもここでいう貯湯槽に含まれるものである。
【０００６】
前記ポンプ制御装置は、外気温が前記第１所定温度よりも低い第２所定温度以下のときに前記ポンプの回転数を上げるようにしても良い。
このようにすると、外気温がさらに低くなるとポンプの回転数が上がり水の循環速度が増す。このため、外気温が低くなっても第１循環経路の凍結が防止される。
【０００７】
外気温が著しく低いときや発電ユニットが長時間停止したとき等には、ポンプを駆動するだけでは第１循環経路の凍結を防止できない場合がある。このような場合には、循環する水を加熱して凍結を防止する必要がある。
このために、上述のコージェネレーションシステムにおいて、発電ユニットが運転停止中であり、外気温が前記第１所定温度以下であり、かつ前記第１循環経路内の水温が第３所定温度以下のときに、発電ユニットに内蔵されている加熱器を強制駆動する発電ユニット制御手段が付加された構成にすることが好ましい。
上記の第３所定温度は、水の凝固点に基づいて設定されると良い。例えば、第３所定温度として約１℃を採用することができる。あるいは、外気温の高低に基づいて第３所定温度が決定されるようにしても良い。例えば外気温が０℃のときとマイナス１５℃のときでは、後者の方が循環経路内の水温が低下し易い。このために、例えば外気温が０℃のときには第３所定温度として１℃を採用し、外気温がマイナス１５℃のときには第３所定温度として３℃を採用するようにしても良い。
発電ユニットには、改質器とその改質器を加熱する加熱器が内蔵されている。改質器のための加熱器を凍結防止のために流用することが好ましい。
上記構成にすると、第１循環経路の水温が凍結の可能性が高い第３所定温度以下になると、発電ユニットに内蔵されている加熱器が強制的に駆動され、第１循環経路内の水が加熱される。このために、第１循環経路の凍結が防止される。発電ユニットが内蔵する加熱器を利用して凍結防止を行なうために、新たな加熱機器を付加する必要がない。
【０００８】
温水供給手段と温水使用箇所との間に、温水を温水供給手段から温水使用箇所（例えば床暖房装置）に送って温水供給手段に戻す第２循環経路が形成されている場合には、第１循環経路と第２循環経路の間に第１熱交換器（後記する熱交換器と区別する為に第１熱交換器という）を設けておき、第２循環経路には、温水使用箇所で使用された後の温水が第１熱交換器を通過して温水供給手段に戻る経路と、温水使用箇所で使用された後の温水が第１熱交換器をバイパスして温水供給手段に戻る経路とを用意しておくことが好ましい。
温水使用箇所で使用された後の温水は、使用前の温水に比べて水温は低下しているが、第１循環経路の凍結防止に役立つ程度の水温を持つ。温水使用箇所で使用された後の温水と第１循環経路内の水が第１熱交換器で熱交換されると、第１循環経路内の水が加熱されるために第１循環経路の凍結が防止される。新たな加熱機器が付加されることなく第１循環経路の凍結を防止することができる。
【０００９】
なお、上述の第２循環経路内の温水温度がそれほど高くない場合には、第１循環経路の凍結を効果的に防止できない。このため、前記第２循環経路内の水温が第４所定温度以下のときに、前記第２循環経路内の温水を加熱する加熱器が強制駆動されるようにしても良い。
この形態によると、第１熱交換器に多くの熱が入力されるようになり、第１循環経路の凍結を効果的に防止できる。
【００１０】
発電ユニットが燃料電池を備え、燃料電池で生じた排熱を回収する熱媒の循環経路と前記した第１循環経路との間に第２熱交換器を備えるタイプのコージェネレーションシステムでは、熱媒循環経路の凍結を防止する必要がある。熱媒として例えばイオン交換水や蒸留水が用いられる場合には、不凍液を投入することができないために凍結の可能性が高い。熱媒循環経路の凍結を防止できるコージェネレーションシステムが望まれる。このために、上述のコージェネレーションシステムでは、発電ユニットが運転停止中であって外気温が第５所定温度以下のときに熱媒を循環させるポンプを強制駆動する発電ユニット制御手段を付加することが好ましい。
この構成にすると、外気温が低くなり熱媒の凍結の可能性が出てくると熱媒が循環するので熱媒循環経路が凍結し難くなる。なお、第５所定温度は、熱媒の凝固点に基づいて設定されることが好ましい。
【００１１】
また、発電ユニットが改質ガスを生成する改質器を備えるタイプのコージェネレーションシステムでは、改質器の加熱器を利用して熱媒を加熱することで熱媒循環経路の凍結を防止することができる。即ち、上述のコージェネレーションシステムにおいて、発電ユニットが運転停止中であり、外気温が前記した第５所定温度以下であり、かつ熱媒循環経路内の熱媒温度が第６所定温度以下のときに、改質器に内蔵されている加熱器を強制駆動する発電ユニット制御手段を付加することで、熱媒循環経路の凍結を防止することができる。第６所定温度は、熱媒の凝固点に基づいて設定されることが好ましい。この場合、外気温の高低に基づいて第６所定温度が設定されるようにしても良い。外気温によって熱媒の温度が低下する度合いが異なるからである。
効率良く改質ガスを生成するために、改質器は加熱器を必要とする。この加熱器の排熱を利用して熱媒を加熱するので、新たな加熱機器等を付加することなく熱媒循環経路の凍結を防止できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
上記した各請求項に記載の発明は、以下に示す形態で好適に実施することができる。
（形態１） 発電ユニットが、燃料電池と改質器とを備える場合には、改質器に内蔵されている加熱器から生じる排熱と、燃料電池の発電で生じる排熱の双方を利用して第１循環経路内の温水を加熱する。
このような形態によると、排熱を有効に利用することができる。この場合、改質器の加熱器の排熱を利用した加熱手段と、燃料電池の排熱を利用した加熱手段の２つの加熱手段から構成されても良い。また、改質器の加熱器の排熱と燃料電池の排熱の双方を利用した一の加熱手段から構成されても良い。
【００１３】
【実施例】
（第１実施例）以下、図面を参照して本発明に係るコージェネレーションシステムの第１実施例について説明する。まず、図１を参照して本発明に係るコージェネレーションシステムの構成について説明する。図１は、コージェネレーションシステム１０の概略システム図を示したものである。コージェネレーションシステム１０は、発電を行なう発電ユニット２０と、発電ユニット２０の排熱で加熱された温水を利用するユニット１５等から構成される。
発電ユニット２０は、燃料電池２２と、改質器３０と、放熱機２８等から構成される。改質器３０は、炭化水素系の原燃料から水素ガスを生成する。水素を効率よく生成するためには高温度が必要とされることから、改質器３０にはバーナ３２が内蔵されている。改質器３０には、バーナ３２の燃焼排ガスを回収するガス管３４が接続されており、そのガス管３４は熱交換器７０を通過するように配置されている。この構成により、バーナ３２の燃焼排ガスが熱交換器７０に入力されることになる。なお、改質器３０は、制御ユニット６０によって駆動制御される。
燃料電池２２は、複数のセルから構成される。燃料電池２２には改質器３０と連通する図示省略の配管が接続されている。その配管を介して改質器３０で生成された水素ガスが燃料電池２２に供給される。燃料電池２２は、空気中の酸素を取り込み、取り込まれた酸素と改質器３０から供給される水素ガスを反応させて発電を行なう。燃料電池２２は、発電の際に発熱する。燃料電池２２には熱媒循環経路２４が接続されており、その熱媒循環経路２４の熱媒（本実施例では蒸留水である）が発電の際の生じる排熱を回収するようになっている。熱媒循環経路２４には第１循環ポンプ８が配設されている。この第１循環ポンプ８が駆動することで熱媒が循環する（矢印Ｄ１方向に循環する）。第１循環ポンプ８は、制御ユニット６０によって駆動制御される。具体的には、燃料電池２２の発電運転中に駆動するように制御される。また、後で詳細に説明するが、燃料電池２２の運転停止中であっても外気温が低い場合には、第１循環ポンプ８は駆動するように制御される。
【００１４】
また、熱媒循環経路２４は、熱交換器７４を通過するように配置されている。この構成により、熱媒によって回収された燃料電池２２の排熱が熱交換器７４に入力されることになる。また、熱媒循環経路２４はリザーブタンク２６を備えている。リザーブタンク２６での熱媒の貯留量が少なくなると、リザーブタンク２６に熱媒が供給される。
また、熱媒循環経路２４には第１三方弁３６が配設されている。第１三方弁３６は、１つの入力口と２つの出力口を備える。第１三方弁３６によって熱媒循環経路２４が二手に分岐している。第１三方弁３６の一方の出力口と接続されている熱媒循環経路２４は放熱機２８を介するように配置されており、他方の出力口と接続されている熱媒循環経路２４は放熱機２８を介さないように配置されている。この第１三方弁３６は、制御ユニット６０によってどちらの出力口を開口するかが制御される。この制御により熱媒が放熱機２８を経由して循環するか、放熱機２８を経由せずに循環するかが切替えられる。具体的には、温度センサＴ１で測定される熱媒温度が異常に高いときには、熱媒が放熱機２８を経由して循環するように第１三方弁３６の出力口が切替えられる。放熱機２８は、例えば送風を行なうことで熱媒を冷却する。
【００１５】
ユニット１５は、貯湯槽４４と給湯暖房機５０と制御ユニット６０等から構成される。発電ユニット２０と貯湯槽４４の間には、温水の循環経路４が配設されている。循環経路４は、貯湯槽４４の下部（又は中央）から温水を引出して、貯湯槽４４の上部に温水を戻す。循環経路４は、熱交換器７０と熱交換器７４を通過するように配置されている。循環経路４には第２循環ポンプ６が配設されている。この第２循環ポンプ６が駆動することで貯湯槽４４の温水が循環経路４内を循環する（矢印Ｄ２方向に循環する）。循環経路４を循環する温水は、熱交換器７０と熱交換器７４で加熱されて昇温し、再び貯湯槽４４で貯湯される。なお、第２循環ポンプ６は、制御ユニット６０によって駆動制御される。具体的には、第２循環ポンプ６は、燃料電池２２の発電運転中に駆動するように制御される。ただし、燃料電池２２の運転停止中であっても外気温が低い場合には第２循環ポンプ６が駆動する場合がある。これについての詳しい説明は後述する。また、循環経路４は、熱交換器８０を通過するように配置されている。循環経路４は熱交換器８０の入力口８０ａと出力口８０ｂを介して熱交換器内を通過する。
循環経路４には第２三方弁４６が配設されている。第２三方弁４６は、２つの入力口と１つの出力口を持つ。第２三方弁４６によって循環経路４が二手に分岐している。第２三方弁４６の一方の入力口と接続されている循環経路４は貯湯槽４４の下部と接続されており、他方の入力口と接続されている循環経路４は貯湯槽４４の中央と接続されている。第２三方弁４６は、制御ユニット６０によっていずれの入力口を開口するかが制御される。この入力口が切替えられることで、貯湯槽４４のどの部分（下部又は中央）から温水を循環経路４に誘導するかが切替えられることになる。また、循環経路４には温度センサＴ２が配設されている。この温度センサＴ２で測定される水温は、制御ユニット６０で監視される。
【００１６】
貯湯槽４４の下部には市水供給管６４と第１排水管６６が接続されている。貯湯槽４４には市水供給管６４から市水が供給される（矢印Ｄ３）。市水供給管６４には減圧弁４２が備えられている。減圧弁４２は、貯湯槽４４を耐圧以下に維持するために機能する。また、市水供給管６４は二手に分岐しており、市水供給管６４の一方は貯湯槽４４と接続し、他方は後述するミキシングバルブ７２の一方の入力口と接続している。ミキシングバルブ７２と接続される市水供給管６４には、温度センサＴ３と流量センサＶＣが配設されている。
第１排水管６６は、貯湯槽４４からの排水を案内する水管である（矢印Ｄ４）。第１排水管６６には止水弁４８が挿入されている。
【００１７】
貯湯槽４４の上部には２つの経路が接続されている。その一方は第１温水供給管５２であり、他方は圧力逃し弁５８を介して第２排水管５４である。第１温水供給管５２の他端は、ミキシングバルブ７２の一方の入力口に接続されている。貯湯槽４４の温水は、第１温水供給管５２を介してミキシングバルブ７２へ誘導される（矢印Ｄ５）。また、第１温水供給管５２には温度センサＴ４と流量センサＶＨが配設されている。
また、貯湯槽４４が耐圧以上になった場合には圧力逃し弁５８が作用し、貯湯槽４４の温水が圧力逃し弁５８を介して第２排水管５４へと誘導される（矢印Ｄ６）。第２排水管５４は前述の第１排水管６６と連通しており、第２排水管５４に誘導された温水は第１排水管６６を経由して排水される。
【００１８】
ミキシングバルブ７２には、第１温水供給管５２を介して貯湯槽４４の温水が入力され、市水供給管６４を介して市水が入力される。ミキシングバルブ７２の２つの入力口は、それぞれの開口度が可変である。即ち、温水と市水の入力比率が可変である。２つの入力口の開口度は、制御ユニット６０によって制御される。開口度が制御されることで、例えば市水を遮断して第１温水供給管５２からの温水のみをミキシングバルブ７２に入力することが可能であり、逆に温水を遮断して市水供給管６４からの市水のみを入力することも可能である。また、入力比率を例えば温水７０％、市水３０％とすることも可能である。ミキシングバルブ７２では、入力された温水と市水が混合される。ミキシングバルブ７２の出力口には、第２温水供給管７６の一端が接続されている。第２温水供給管７６の他端は給湯暖房機５０と接続されている。ミキシングバルブ７２で混合された温水は、第２温水供給管７６に案内されて給湯暖房機５０に導入される。
なお、第１温水供給管５２や第２温水供給管７６にはポンプが配設されていないが、貯湯槽４４の温水は次のようにして給湯暖房機５０に誘導される。貯湯槽４４は常に満たされている状態にあり、さらに貯湯槽４４の温水には市水供給管６４からの市水の供給圧力が常に加えられている。この直圧作用により、給湯暖房機５０に備えられる弁（図示省略）を開放すると、貯湯槽４４の温水が第１温水供給管５２、ミキシングバルブ７２、第２温水供給管７６を介して給湯暖房機５０へと誘導される。
【００１９】
給湯暖房機５０には、バーナ３８が備えられている。給湯暖房機５０のバーナ３８は、ガスを燃料をとして燃焼する。ガスは、給湯暖房機５０に接続されているガス管８２から導入される。このバーナ３８は、加熱能力可変に燃焼することができる。また給湯暖房機５０には外気温センサＴＸが配設されている。
また、給湯暖房機５０には高温水用往路管８４と、低温水用往路管８６と、風呂追い炊き用往路管８８と、風呂追い炊き用復路管９０と、高温水用復路管９２と、給湯管９４と、低温水用復路管９６のそれぞれの一端が接続されている。
高温水用往路管８４の他端は、例えば温水式暖房機（図示省略）に接続されている。給湯暖房機５０からは、高温水用往路管８４を介して約８０度の高温水が温水式暖房機等に供給される。また、高温水用復路管９２は、低温水用復路管９６と接続されている。温水式暖房機等で使用されて水温が低下した温水は、高温水用復路管９２から低温水用復路管９６へ誘導され、給湯暖房機５０に戻る。
低温水用往路管８６の他端は、例えば床暖房機（図示省略）と接続されている。給湯暖房機５０からは、低温水用往路管８６を介して約６０度の低温水が床暖房機等に供給される。床暖房機等で使用されて水温が低下した温水は、低温水用復路管９６を介して給湯暖房機５０に戻る。
低温水用復路管９６には第３三方弁９８が配設されている。第３三方弁９８は、１つの入力口と２つの出力口を有する。第３三方弁９８の一方の出力口と接続されている低温水用復路管９６は、熱交換器８０の入力口８０ｃに接続されている。また、他方の出力口と接続されている低温水用復路管９６は、熱交換器８０をバイパスして給湯暖房機５０に直接接続されている。熱交換器８０と接続されている低温水用復路管９６は、入力口８０ｃと出力口８０ｄを介して熱交換器内を通過する。第３三方弁９８は、制御ユニット６０によっていずれの出力口とされるかが切替えられる。この切替により、低温水用復路管９６の温水が、熱交換器８０を介して給湯暖房機５０に戻るか、熱交換器８０をバイパスして給湯暖房機５０に直接戻るかが切替えられる。なお、第３三方弁９８は、通常時には低温水用復路管９６の温水が熱交換器８０をバイパスして給湯暖房機５０に戻るようになされている。
【００２０】
風呂追い炊き用往路管８８の他端は、風呂釜（図示省略）と接続されている。その風呂釜には風呂追い炊き用復路管９０の他端が接続されている。風呂追い炊き用往路管８８と復路管９０を介して風呂釜にある温水が循環するようにされている。循環する風呂釜の温水はバーナ３８で加熱される。これにより、風呂釜の温水の追い炊きが行なわれる。
給湯管９４の他端は、例えば洗面所や台所の蛇口と接続されている。洗面所や台所で温水の供給を受ける者は、予め給湯温度を設定できる。この給湯温度の設定は、給湯暖房機５０に備えられるリモコン８５で行なわれる。
なお、本実施例では、貯湯槽４４の温水（即ち第２温水供給管７６を介して給湯暖房機５０に入力された温水）は、上述の給湯用の温水として使用される。即ち高温水用の温水や低温水用の温水は、貯湯槽４４の温水が使用されたものではない。
【００２１】
ここで、図２を参照して低温水用の温水がどのようにして供給されるかを説明する。図２は、給湯暖房機５０の内部を示したものであり、特にシスターンとそれに接続される低温水用の往路管８６と復路管９６を示したものである。なお、この図２では、給湯暖房機５０と接続される他の配管（高温水用往路管８４等）は図示していない。
図２に示されるように、給湯暖房機５０にはシスターン５１が備えられている。シスターン５１は、貯水タンクとして機能する。シスターン５１には低温水用往路管８６と低温水用復路管９６の一端がそれぞれ接続されている。低温水用往路管８６には低温水用ポンプ７が配設されている。低温水用ポンプ７は、制御ユニット６０によって駆動制御される。具体的には、床暖房機等が使用されるときに、低温水用ポンプ７は駆動する。低温水用ポンプ７が駆動することでシスターン５１の（水）温水が、低温水用往路管８６、床暖房機等、低温水用復路管９６を循環する。即ち、低温水用往路管８６と低温水用復路管９６によって、シスターン５１の（水）温水が循環する経路が形成されている。また、低温水用往路管８６は、バーナ３８で加熱できるように配置されている。バーナ３８によりシスターン５１から循環する温水が加熱され、水温（本実施例では約６０度）が維持される。
なお、高温水用の温水も低温水用の温水と同様にシスターン５１内の温水が供給される。高温水用往路管８４には高温水用ポンプ（図示省略）が配設され、さらには高温水用往路管８４内の温水を加熱できるようにバーナ３８が配置されている。なお、高温水としては約８０度前後の温水が使用される。
【００２２】
次に、図３を参照して制御ユニット６０とそれに接続される各種装置の構成を説明する。図３は、制御ユニット６０に各種装置が接続される様子を示したブロック図である。なお、図３には本発明を特徴付けるセンサと装置のみを示している。制御ユニット６０は、発電ユニット１０とユニット１５の双方のユニットを構成する機器を統括的に制御する。
図３に示されるように、制御ユニット６０は、ＣＰＵ１０２とＲＯＭ１０４とＲＡＭ１０６と出力ポート１０８と入力ポート１１０から構成される。これらＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０４及びＲＡＭ１０６はバス１０９によって出力ポート１０８及び入力ポート１１０と相互に接続されている。
ＣＰＵ１０２は、ＲＯＭ１０４に格納された制御プログラムに従ってコージェネレーションシステム１０を構成する各種装置を統括的に制御する。ＲＯＭ１０４に格納される制御プログラムには、外気温センサＴＸや温度センサＴ１の温度に基づいて第１三方弁３６の切替や第１循環ポンプ８の駆動を行なう処理や、外気温センサＴＸや温度センサＴ２の温度に基づいて第２三方弁４６の切替や第２循環ポンプ６の駆動を行なう処理等を実現するためのプログラムが含まれている。ＲＡＭ１０６は、ワークメモリとして使用されるメイン記憶素子であって、温度等の各種データや出入力信号等が各種プログラムの実行に応じて格納される。
【００２３】
入力ポート１１０には、外気温センサＴＸと、温度センサＴ１〜Ｔ４と、流量センサＶＣ，ＶＨが接続されている。また、入力ポート１１０は、給湯暖房機５０を介してリモコン８５から信号を受信することができる。
外気温センサＴＸは、外気温を所定のデータ形式に変換して出力する。温度センサＴ１〜Ｔ４は、水温や熱媒温度を所定のデータ信号に変換して出力する。また、流量センサＶＣ，ＶＨは、それぞれが配設されている水管の流量を所定のデータ信号に変換して出力する。これらの各温度センサ、流量センサは、水温又は流量が常時測定され、その測定結果を常時出力している。
給湯暖房機５０は、リモコン８５を用いて使用者が設定した給湯設定温度を所定のデータ信号に変換して出力する。各センサや給湯暖房機５０から出力された信号は入力ポート１１０で受信され、入力ポート１１０で受信された信号はバス１０９を介してＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０４、ＲＡＭ１０６に取り込まれる。ＲＡＭ１０６では、各温度センサで測定された温度データや、各流量センサで測定された流量データが常時更新される（書換えられる）。
【００２４】
出力ポート１０８には、第１三方弁３６、第２三方弁４６、第３三方弁９８、第１循環ポンプ８、低温水用ポンプ７、第２循環ポンプ６、改質器３０、燃料電池２２、給湯暖房機５０、ミキシングバルブ７２が接続されている。
第１三方弁３６、第３三方弁９８は、制御ユニット６０からの信号に基づいて出力口を切替える。また、第２三方弁４６は、制御ユニット６０からの信号に基づいて入力口を切替える。各ポンプ６，７，８は、制御ユニット６０からの信号に基づいて駆動する。
改質器３０は、制御ユニット６０からの信号に基づいてその起動と停止を行なう。改質器３０が駆動しているときには、バーナ３２で加熱が行なわれる。また、改質器３２は、制御ユニット６０からの信号に基づいて改質器本体の駆動を行なわずにバーナ３２のみ駆動させることができる。燃料電池２２は、制御ユニット６０からの信号に基づいて発電運転を行なう。
給湯暖房機５０は、制御ユニット６０からの信号に基づいて第２温水供給管７６から温水を導入するように弁を開放する。この場合、給湯される温水が設定温度よりも低い場合には、バーナ３８を用いて加熱を行なう。また、給湯暖房機５０は、低温水（シスターン５１から循環する温水）が６０度より低い場合には、バーナ３８を用いて低温水として用いられる温水を加熱する。さらに、給湯暖房機５０は、高温水（シスターン５１から循環する温水）が８０度より低い場合には、バーナ３８を用いて高温水として用いられる温水を加熱する。
ミキシングバルブ７２は、制御ユニット６０からの信号に基づいて２つの入力口の開口比率を変更する。
【００２５】
次に、図４を参照して制御ユニット６０が行なう処理について説明する。なお、以下で説明する処理は、本発明を特徴づける処理についてのみ説明する。従って、ミキシングバルブ７２での入力口の開口比率の決定処理、決定された開口比率に従ってミキシングバルブ７２を駆動する処理、給湯処理、高温水の供給処理、低温水の供給処理等については公知の処理が実施されれば良く、本明細書での説明は省略するものとする。
制御ユニット６０は、燃料電池２２の発電運転条件を満たすか否かを常時監視している（ステップＳ２）。この開始条件は、例えば貯電量が所定値以下になったときや、１日の運転開始時が決まっている場合にはその運転開始時になったとき等、種々の条件に設定することができる。発電運転条件を満たした場合（ステップＳ２でＹＥＳの場合）は、まず、改質器３０を起動するための信号を出力する（ステップＳ４）。このステップＳ４の処理を行なうことにより改質器３０が起動して改質ガスが生成される。そして改質器３０のバーナ３２の燃焼排ガスが熱交換器７０に入力されることになる。
ステップＳ４の処理を行うと、次に燃料電池２２に起動信号を出力することで、燃料電池２２を起動する（ステップＳ６）。さらには、第１循環ポンプ８を起動する（ステップＳ８）。第１循環ポンプ８が起動すると、燃料電池２２の排熱を回収する熱媒が循環し、熱交換器７４に燃料電池２２の排熱が入力されることになる。
【００２６】
制御ユニット６０は、次に第２循環ポンプ６を起動する（ステップＳ１０）。この処理により貯湯槽４４の温水が循環経路４を循環し、循環する温水が熱交換器７０や熱交換器７４で加熱されて昇温する。なお、このステップＳ１０の処理を行なうときには、貯湯槽４４の中央から温水が循環するようにされている。即ち、第２三方弁４６の入力口が、貯湯槽４４の中央から温水が循環するように設定されている。これは、以下の理由による。
貯湯槽４４内の熱量を有効に利用するためには貯湯槽４４から給湯暖房機５０に高温の温水を供給しなければならない。このために、第１温水供給管５２が接続される貯湯槽４４の上部は高温に保つ必要がある。また、貯湯槽４４内の蓄熱量が少ない場合には貯湯槽４４の下部の水温が低い。このため、貯湯槽４４内の温水の昇温が不充分になってしまう。このような事態が生じると、貯湯槽４４の温水を高温に維持することができない。このため、燃料電池２２の発電運転開始当初は、温水を貯湯槽４４の中央から循環させることで、貯湯槽４４の上部の温水を効率よく昇温させることにしている。
【００２７】
次に、制御ユニット６０は、燃料電池２２の発電運転の停止条件を満たしたかについてを常時監視する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２では、例えば、所定の貯電量に達したときや、予め設定された運転時間が終了したときに等にＹＥＳとされる。停止条件を満たしたとき（ステップＳ１２でＹＥＳの場合）は、改質器３０、燃料電池２２、第１循環ポンプ８、第２循環ポンプ６のすべてを停止させる。具体的には、駆動を停止するための信号をすべての装置に対して出力する（ステップＳ２０）。
一方、このステップＳ１２でＮＯの場合は、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、燃料電池２２が運転を開始してから所定時間経過したか否かが判別される（ステップ１４）。ここでＮＯと判別されると、ステップＳ１２に戻り、再び停止条件を満たしたか否かが判別される。所定時間経過した場合（ステップＳ１４でＹＥＳの場合）には、第２三方弁４６の入力口を切替える（ステップＳ１６）。具体的には、入力口を切替える信号を第２三方弁４６に対して出力する。燃料電池２２の発電時間が長くなると、それだけ発電ユニット２０で生じる排熱も多くなる。このため、排熱を用いて貯湯槽４４の温水全体を充分に昇温させることができる。貯湯槽４４の上部の温水のみならず下部の温水をも昇温させるためにステップＳ１６の処理を行なう。
なお、所定時間経過したか否かを基準とするのではなく、温度センサＴ２での測定温度に基づいて第２三方弁４６を切換えるようにしても良い。この場合、例えば温度センサＴ２での測定温度が４０度以下の場合には貯湯槽４４の中央から温水が循環するようにし、測定温度が４０度以上の場合には貯湯槽４４の下部から温水が循環するようにしても良い。
ステップＳ１６で第２三方弁４６の切替を行なうと、制御ユニット６０は燃料電池２２の発電運転の停止条件を満たすか否かを判別する（ステップＳ１８）。このステップＳ１８では、上述のステップＳ１２と同様に、例えば所定の貯電量に達したとき等にＹＥＳとされる。このステップＳ１８でＮＯの場合は、発電運転の停止条件を満たすまでその監視を続ける。停止条件を満たした場合（ステップＳ１８でＹＥＳの場合には、改質器３０、燃料電池２２等を停止させる（ステップＳ２０）
【００２８】
また、制御ユニット６０は、燃料電池２２の運転条件を満たさないとき（即ち発電運転を行なっていないとき；ステップＳ２でＮＯの場合）は、凍結防止処理を行なう（ステップＳ２２）。図５を参照してステップＳ２２の凍結防止処理について説明する。
凍結防止処理では、制御ユニット６０は、まず外気温が３度以下であるか否かを判別する（ステップＳ３０）。この処理は、外気温センサＴＸから受信している外気温データが３度以下になった場合にＹＥＳとされる。外気温が３度以下の場合（ステップＳ３０でＹＥＳの場合）には、第２循環ポンプ６を起動する（ステップＳ３２）。即ち、第２循環ポンプ６を強制的に駆動する。このステップＳ３２の処理を行なうことにより、貯湯槽４４の温水（燃料電池２２が長時間運転しなかった場合には冷水になっている可能性がある）が循環経路４を循環し、循環経路４の凍結が防止される。なお、このステップＳ３２では、第２循環ポンプ６を最小能力（本実施例では１２００ｒｐｍ）で駆動させる。消費電力を抑えるためである。
ステップＳ３２の処理を行なうと、次に外気温が１度以下になったか否かを監視する（ステップＳ３４）。外気温が１度以下になった場合（ステップＳ３４でＹＥＳの場合）は、第２循環ポンプ６の回転数を上げる（ステップＳ３６）。具体的には１８００ｒｐｍに回転数を上げる。外気温が１度以下になると、循環経路４の凍結の可能性が高くなるので、第２循環ポンプ６の回転数を上げて循環経路４内の流動速度を上げる。
【００２９】
第２循環ポンプ６の回転数を上げた場合、又は、外気温が１度以上ある場合（ステップＳ３４でＮＯの場合）は、外気温が３度以上になったか否かを監視する（ステップＳ３８）。外気温が３度以上になった場合（ステップＳ３８でＹＥＳの場合）は、第２循環ポンプ６を停止させて凍結防止処理を終了する（ステップＳ４６）。外気温が３度以上であると循環経路４の凍結の可能性がほぼなくなるからである。
外気温が３度以上ではない場合（ステップＳ３８でＮＯの場合）は、次に循環経路４の水温を監視し、その水温が１度以下かを判別する（ステップＳ４０）。このステップＳ４０の処理は、温度センサＴ２から受信している温度データが１度以下になった場合にＹＥＳとされる。循環経路４の水温が１度以下の場合（ステップＳ４０でＹＥＳの場合）には、改質器３０のバーナ３２を起動する（ステップＳ４２）。即ち、改質器３０のバーナ３２を強制的に駆動する。具体的には、バーナ３２を起動するように改質器３０に対して信号を出力する。このステップＳ４２の処理を行うことによって、バーナ３２の燃焼排ガスが熱交換器７０に入力し、熱交換器７０によって循環経路４の水が加熱されることになる。このために、循環経路４（貯湯槽４４）の凍結が防止される。また、循環経路４の水温が１度以上であるならば（ステップＳ４０でＮＯの場合）、ステップＳ３８に戻り再び外気温を監視する。
改質器３０のバーナ３２を駆動すると、循環経路４の水温が５度まで上昇したか否かが監視される（ステップＳ４４）。水温が５度まで上昇した場合（ステップＳ４４でＹＥＳの場合）には、循環経路４がしばらく凍結する可能性はないものとして第２循環ポンプ６、改質器３０のバーナ３２を停止し、凍結防止処理を終了する（ステップＳ４６）。
なお、第２循環ポンプ６を停止した後に所定のタイマーをスタートし、タイマーが所定時間に達した場合に再び第２循環ポンプ６を起動するような形態を採用しても良い。また、第２循環ポンプ６をステップＳ４６で停止させずに第２循環ポンプ６がしばらくの間駆動するような形態を採用しても良い。両形態ともに循環経路４の凍結を効果的に防止することができる。
ステップＳ４６の処理を行なった場合、又は、ステップＳ３０でＮＯと判別された場合には、上述のステップＳ２に戻って燃料電池２２の発電運転条件を満たすか否かを再び監視する。
なお、上述の凍結防止処理が行なわれているときに、燃料電池２２の運転条件が満たされた場合には、すべての凍結防止処理を終了し、ステップＳ４からの処理を行なう。燃料電池２２が発電運転を始めると、第２循環ポンプ６が駆動し、さらに発電ユニット２０の排熱で循環経路４の水が加熱されるために、凍結防止処理を行なう必要がないからである。
【００３０】
上記した第１実施例に係るコージェネレーションシステム１０では、外気温に基づいて第２循環ポンプ６が強制的に駆動される。このため、貯湯槽４４の温水が循環して循環経路４の凍結が防止される。また、長時間燃料電池２２が停止し、貯湯槽４４が冷水になっていたとしても、循環経路４を水が流動するので凍結を防止することができる。
また、極寒状態等で第２循環ポンプ６を駆動するだけでは循環経路４の凍結を防止できない場合であっても、循環経路４の水温が１度以下になれば改質器３０のバーナ３２が強制的に駆動される。このため、バーナ３２の排熱が熱交換器７０に入力し、熱交換器７０によって循環経路４の水が加熱される。このために、循環経路４の凍結を防止することができる。
このコージェネレーションシステム１０では、新たな機器等が付加されることなく、従来から備えられる第２循環ポンプ６や改質器３０に内蔵されているバーナ３２を利用して循環経路４の凍結が防止されている。
【００３１】
（第２実施例）次に本発明の第２実施例について説明する。第２実施例に係るコージェネレーションシステムは、そのハード構成は第１実施例と同様である。しかしながら、第２実施例では、制御ユニット６０が行なう凍結防止処理が第１実施例の凍結防止処理と異なる。以下では、第１実施例と同一の部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００３２】
図６を参照して第２実施例の制御ユニット６０が行なう凍結防止処理について説明する。なお、図６おけるステップＳ６０〜Ｓ７０までの処理は、上述した図５のステップＳ３０〜Ｓ４０までの処理と同様である。従って、以下ではステップＳ６０〜Ｓ７０までの処理の説明を省略し、ステップＳ７２の処理から説明を行なう。
制御ユニット６０は、循環経路４の水温が１度以下になった場合（ステップ７０でＹＥＳの場合）は、第３三方弁９８を切替る（ステップＳ７２）。詳しくは、低温水用復路９６の温水が、熱交換器８０を介して給湯暖房機５０に戻るように第３三方弁９８の出力口を切替える。このステップＳ７２の処理を行なうことにより、低温水用復路管９６の温水が熱交換器８０を通過するようになる。このために、循環経路４の水が、低温水用復路管９６の温水と熱交換して加熱される。ただし、この熱交換はシスターン５１から低温水が循環していなければ行なうことができないために、次のステップＳ７４の判別が行なわれる。即ち、ステップＳ７４では、低温水用ポンプ７が駆動しているか否かが判別される。このステップＳ７４でＮＯの場合には、低温水用ポンプ７を起動し、さらには、給湯暖房機５０のバーナ３８を起動する（ステップＳ７６）。これにより低温水が循環することになり、熱交換器８０に低温水が入力されることになる。
低温水用ポンプ７等を起動した場合、又は、すでにそれらが駆動していた場合（ステップＳ７４でＹＥＳの場合）には、循環経路４の水温が５度に達したか否かが判別される（ステップＳ７８）。５度に達した場合（ステップＳ７８でＹＥＳの場合）には、第２循環ポンプ６を停止し、さらに第３三方弁９８の出力口を再び切替える（ステップＳ８０）。即ち、低温水用復路管９６の温水が、熱交換器８０を介さずに給湯暖房機５０に戻るように第３三方弁９８の出力口を切替える。なお、このステップＳ８０の処理では、低温水を用いた床暖房機等が駆動していない場合には、さらに給湯暖房機５０のバーナ３８を停止し、低温水用ポンプ７を停止する。
【００３３】
上記した第２実施例に係るコージェネレーションシステム１０では、熱交換器８０を用いて循環経路４の水を加熱することでその凍結を防止する。給湯暖房機５０にバーナ３８は必須の構成であり、新たな加熱機器を付加することなく循環経路４の凍結を防止することができる。
【００３４】
（第３実施例）次に本発明の第３実施例について説明する。第３実施例に係るコージェネレーションシステムは、そのハード構成は上記した各実施例と同様である。しかしながら、第３実施例では、熱媒循環経路２４の凍結が防止される点で上記各実施例と異なる。以下では、上記した各実施例と同一の部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
まず、図７を参照して第３実施例の発電ユニット２０の構成について説明する。本実施例の発電ユニット１０には交換器７１が配設されている。熱媒循環経路２４は、熱交換器７１を通過するように配置されている。また、改質器３０から伸びる燃焼排ガスのガス管３４が、途中で分岐している。分岐したガス管３４ａは、熱交換器７１を通過している。この構成により、改質器３０のバーナ３２の燃焼排ガスが熱交換器７１に入力することになる。
【００３５】
次に、図８を参照して本実施例の制御ユニット６０の行なう処理について説明する。制御ユニット６０は、燃料電池２２の運転条件を満たすか否かを判別し（ステップＳ９０）、満たす場合（ステップＳ９０でＹＥＳの場合）には燃料電池２２の発電処理を行なう（ステップＳ９２）。この処理は、上記した第１実施例のステップＳ４からＳ２０までの処理を行う（図４参照）。
一方、運転条件を満たさない場合（ステップＳ９０でＮＯの場合）には、熱媒循環経路２４の凍結防止処理（ステップＳ９４）と、循環経路４の凍結防止処理（ステップＳ９６）を行なう。ステップＳ９６の凍結防止処理は、第１実施例で説明した凍結防止処理と同様の処理を行う（図５参照）。ステップＳ９４の熱媒循環経路２４の凍結防止処理は、次のようにして行なわれる。
【００３６】
図９を参照して熱媒循環経路２４の凍結防止処理について説明する。まず、制御ユニット６０によって外気温が３度より大きいか否かが判別される（ステップＳ１００）。このステップＳ１００でＮＯと判別されると、ステップＳ９０に戻り燃料電池２２の運転条件を満たすか否かが判別される。
一方、外気温が３度より小さい場合（ステップＳ１００でＹＥＳの場合）は、第１循環ポンプ８を起動する（ステップＳ１０２）。即ち、第１循環ポンプ８を強制的に駆動する。具体的には、起動信号を第１循環ポンプ８に対して出力する。ステップＳ１０２の処理を行なうことで、熱媒が熱媒循環経路２４を循環する。このために、第１循環ポンプ８が停止していて熱媒が静止しているよりも凍結し難くなる。さらに、熱媒循環経路２４の水温（本実施例の熱媒は蒸留水である）が１度以下か否かが判別される（ステップＳ１０４）。この処理は、温度センサＴ１から受信する温度データが１度以下の場合にＹＥＳとされ、１度より大きい場合にＮＯとされる。ステップＳ１０４でＮＯとされた場合には、外気温が３度以上になったか否かを監視する（ステップＳ１０６）。外気温が３度以上になった場合（ステップＳ１０６でＹＥＳの場合）には、第１循環ポンプ８を停止して熱媒循環経路２４の凍結防止処理を終了する（ステップＳ１１２）。また、外気温が３度以上でないならば（ステップＳ１０６でＮＯの場合）、ステップＳ１０４に戻り再び熱媒の温度（水温）を監視する。
ステップＳ１０４でＹＥＳ、即ち水温が１度より小さいならば、改質器３０のバーナ３２を起動する（ステップＳ１０８）。即ち、改質器３０に内蔵されているバーナ３２を強制駆動する。ステップＳ１０８の処理を行なうことによりバーナ３２の燃焼排ガスが熱交換器７１に入力し、熱交換器７１によって熱媒が加熱されることになる。このため、熱媒循環経路２４の凍結を防止することができる。ステップＳ１０８の処理を行うと、次に熱媒循環経路２４の水温が５度以上になったかを確認する（ステップＳ１１０）。５度以上になったならば（ステップＳ１１０でＹＥＳの場合）、しばらく凍結はしないと判断して第１循環ポンプ８を停止し、さらに改質器３０のバーナ３２を停止する（ステップＳ１１２）。
【００３７】
第３実施例に係るコージェネレーションシステム１０では、外気温が所定温度以下になると第１循環ポンプ８を駆動することで熱媒循環経路２４の凍結が防止される。また、第１循環ポンプ８を駆動するだけでは凍結を防止できない場合には、改質器３０のバーナ３２を駆動し、その燃焼排ガスを用いて熱媒を加熱する。これにより熱媒循環経路２４の凍結を完全に防止することができる。
【００３８】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
上記した第２実施例では、低温水用復路管９６の温水と熱交換することで循環経路４の凍結を防止したが、高温水用復路管９２の温水と熱交換するようにしても良い。また、各往路管８４，８６の温水と熱交換するようにしても良い。このようにしても循環経路４の凍結を防止することができる。
【００３９】
また、貯湯槽４４がない構成にし、発電ユニット１０の排熱で加熱された温水が、給湯暖房機５０のシスターン５１で貯められる構成にしても良い。
さらには、第１実施例の凍結防止処理において、外気温に基づいて改質器３０のバーナ３２を起動させる水温を変えても良い。本実施例では、水温が１度以下になるとバーナ３２を起動させている。これを例えば、（１）外気温が３度〜０度の場合は水温が１度でバーナ３２を起動し、（２）外気温が０度〜マイナス５度の場合は水温が２度でバーナ３２を起動し、（３）外気温がマイナス５度〜マイナス１５度の場合は水温が３度でバーナ３２を起動する、といった制御を行なっても良い。外気温が低くなる程循環経路４の凍結の可能性が大きくなるので、それに合わせてバーナ３２を起動するのである。なお、これと同様に、第２実施例の凍結防止処理において、第３三方弁９８の切替えが行なわれる水温を外気温に応じて変更させても良い。また同様に、第３実施例の熱媒循環経路２４の凍結防止処理において、改質器３０のバーナ３２を起動させる熱媒温度を外気温に応じて変更させても良い。
なお、第２実施例において、低温水用往路管８６の温水温度が低いときには熱交換器８０によって循環経路４を効果的に加熱することができない。このため、低温水用往路管８６の温水温度が所定温度以下になった場合には、バーナ３８を強制的に駆動して低温水を昇温させることが好ましい。
また、第１実施例で循環経路４の水温が５度以上になると凍結防止処理を終了しているが、所定時間経過後に再度第２循環ポンプ６と改質器３０のバーナ３２が自動的に起動されるようにしても良い。これは例えばインターバルタイマーを用いて行なうことができる。このようにすると、再び循環経路４の水温が低下する場合であっても自動的に凍結防止処理が行なわれることになる。第２実施例、第３実施例の凍結防止処理でも同様に行なうことができる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例に係るコージェネレーションシステムの概略構成図である。
【図２】 給湯暖房機の内部の概略構成図である。
【図３】 制御ユニットとその周辺のブロック図である。
【図４】 制御ユニットで実施される処理のフローチャートである。
【図５】 制御ユニットで実施される凍結防止処理のフローチャートである。
【図６】 制御ユニットで実施される凍結防止処理のフローチャートである（第２実施例）。
【図７】 第３実施例の発電ユニット周辺の概略構成図である。
【図８】 制御ユニットで実施される処理のフローチャートである（第３実施例）。
【図９】 制御ユニットで実施される凍結防止処理のフローチャートである（第３実施例）。
【符号の説明】
６・・第２循環ポンプ
８・・第１循環ポンプ
１０・・コージェネレーションシステム
２０・・発電ユニット
４４・・貯湯槽
５０・・給湯暖房機
６０・・制御ユニット
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電ユニットと、その発電ユニットの排熱を利用して温水を供給する手段とを持つコージェネレーションシステムに関する。特に、水循環経路や熱媒体循環経路の凍結を防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コージェネレーションシステムは、発電ユニットと、発電ユニットの排熱を利用して温水に加熱する加熱手段と、加熱手段で加熱された温水を貯湯する貯湯槽と、貯湯槽内の温水を設定温度に調温して温水使用箇所に供給する温水供給手段とを備えている。加熱手段と貯湯槽の間には、貯湯槽内の温水を加熱手段に送って貯湯槽に戻す水循環経路が形成されており、その水循環経路に水を循環させるポンプが組込まれている。
このシステムでは、発電することによって生じる排熱を利用して水を加熱し、加熱された温水を貯湯槽に貯湯する。この貯湯槽内の温水を適温に調温して温水使用箇所（例えば、床暖房システムやフロやシャワーや温水栓）に給湯する。温水使用箇所で必要とされる湯温よりも高温の温水が貯湯槽に貯湯されていれば、貯湯槽内の温水を市水と混合させるのみで必要湯温に調整できる。温水使用箇所で必要とされる湯温よりも低温の温水が貯湯槽に貯湯されていれば、温水供給手段でさらに加熱する必要があるが、発電排熱で加熱された温水を加熱すればよいことから、加熱に要する熱量を少なくすることができる。コージェネレーションシステムは、総合的なエネルギー効率が高い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
コージェネレーションシステムを効率的に使用するためには、電力を必要とするときにのみ発電ユニットを運転し、不要時には運転を中止する。発電ユニットの運転中止中は加熱手段と貯湯槽の間で水を循環させるポンプも運転を休止する。このために、発電ユニットの運転中止中に外気温が低下すると、発電ユニットと貯湯槽との間の循環経路内で水が凍結してしまうといった問題があった。
上記の問題は、循環経路を加熱するヒータ等を新たに付加することで解決できるが、新たに加熱機器を付加するとシステムのコスト増大を招いてしまう。
【０００４】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、発電ユニットの運転中止中に発電ユニットと貯湯槽の間の循環経路内で水が凍結するのを防止する技術を提供する。この技術では、新たな加熱機器等を付加しないで凍結を防止する。
【０００５】
【課題を解決するための手段と作用と効果】
上記課題を解決するために、請求項１に記載のコージェネレーションシステムが創作された。そのコージェネレーションシステムは、発電ユニットと、発電ユニットの排熱を利用して温水に加熱する加熱手段と、加熱手段で加熱された温水を貯湯する貯湯槽と、貯湯槽内の温水を設定温度に調温して温水使用箇所に供給する温水供給手段を備えている。前記加熱手段と前記貯湯槽の間には、貯湯槽内の温水を加熱手段に送って貯湯槽に戻す第１循環経路（後記する循環経路と区別する為に第１循環経路という）と、その第１循環経路内の温水を循環させるポンプが設けられている。本発明のシステムでは、発電ユニットが運転停止中であって外気温が第１所定温度（第１循環経路内の水が凍結する可能性がある程度の低温に設定されている）以下のときに前記ポンプを強制駆動するポンプ制御装置を備える。
請求項１のコージェネレーションシステムでは、外気温が第１所定温度以下で第１循環経路が凍結する可能性があるときには、第１循環経路のポンプが強制的に駆動される。これにより、貯湯槽内の温水が第１循環経路内を循環する。このために第１循環経路の凍結を防止することができる。発電ユニットが長時間停止して、貯湯槽に冷水が貯められていたとしても、ポンプが強制駆動されることで第１循環経路内を水が流動するために、凍結し難くなる。
強制駆動されるポンプは、コージェネレーションシステムに必須の構成であり、凍結防止のために付加されるものでない。コストアップをまねかずに第１循環経路の凍結を防止できる。
第１所定温度には、例えば０℃前後の値を採用することができる。水の凝固点を考慮したものである。水温は外気温に追従するように低下するので、外気温が低下して０℃になったとしても水温は０℃より高く凍結は生じていないと考えられる。このため、外気温が０℃前後にまで低下したときにポンプを強制駆動することで第１循環経路の凍結を充分防止できる。なお、第１所定温度として０℃より高い温度を採用しても良い。例えば、３℃程度の温度を採用することもできる。外気温が３℃であれば凍結の恐れはないが、測定誤差を考慮して３℃程度でポンプを駆動するようにしても良い。
貯湯槽には様々な形式のものが用いられる。例えば、室外型の大型の貯湯槽でも良いし、給湯器（給湯暖房機）等に備えられる、いわゆるシスターン等をもここでいう貯湯槽に含まれるものである。
【０００６】
前記ポンプ制御装置は、外気温が前記第１所定温度よりも低い第２所定温度以下のときに前記ポンプの回転数を上げるようにしても良い。
このようにすると、外気温がさらに低くなるとポンプの回転数が上がり水の循環速度が増す。このため、外気温が低くなっても第１循環経路の凍結が防止される。
【０００７】
外気温が著しく低いときや発電ユニットが長時間停止したとき等には、ポンプを駆動するだけでは第１循環経路の凍結を防止できない場合がある。このような場合には、循環する水を加熱して凍結を防止する必要がある。
このために、上述のコージェネレーションシステムにおいて、発電ユニットが運転停止中であり、外気温が前記第１所定温度以下であり、かつ前記第１循環経路内の水温が第３所定温度以下のときに、発電ユニットに内蔵されている加熱器を強制駆動する発電ユニット制御手段が付加された構成にすることが好ましい。
上記の第３所定温度は、水の凝固点に基づいて設定されると良い。例えば、第３所定温度として約１℃を採用することができる。あるいは、外気温の高低に基づいて第３所定温度が決定されるようにしても良い。例えば外気温が０℃のときとマイナス１５℃のときでは、後者の方が循環経路内の水温が低下し易い。このために、例えば外気温が０℃のときには第３所定温度として１℃を採用し、外気温がマイナス１５℃のときには第３所定温度として３℃を採用するようにしても良い。
発電ユニットには、改質器とその改質器を加熱する加熱器が内蔵されている。改質器のための加熱器を凍結防止のために流用することが好ましい。
上記構成にすると、第１循環経路の水温が凍結の可能性が高い第３所定温度以下になると、発電ユニットに内蔵されている加熱器が強制的に駆動され、第１循環経路内の水が加熱される。このために、第１循環経路の凍結が防止される。発電ユニットが内蔵する加熱器を利用して凍結防止を行なうために、新たな加熱機器を付加する必要がない。
【０００８】
温水供給手段と温水使用箇所との間に、温水を温水供給手段から温水使用箇所（例えば床暖房装置）に送って温水供給手段に戻す第２循環経路が形成されている場合には、第１循環経路と第２循環経路の間に第１熱交換器（後記する熱交換器と区別する為に第１熱交換器という）を設けておき、第２循環経路には、温水使用箇所で使用された後の温水が第１熱交換器を通過して温水供給手段に戻る経路と、温水使用箇所で使用された後の温水が第１熱交換器をバイパスして温水供給手段に戻る経路とを用意しておくことが好ましい。
温水使用箇所で使用された後の温水は、使用前の温水に比べて水温は低下しているが、第１循環経路の凍結防止に役立つ程度の水温を持つ。温水使用箇所で使用された後の温水と第１循環経路内の水が第１熱交換器で熱交換されると、第１循環経路内の水が加熱されるために第１循環経路の凍結が防止される。新たな加熱機器が付加されることなく第１循環経路の凍結を防止することができる。
【０００９】
なお、上述の第２循環経路内の温水温度がそれほど高くない場合には、第１循環経路の凍結を効果的に防止できない。このため、前記第２循環経路内の水温が第４所定温度以下のときに、前記第２循環経路内の温水を加熱する加熱器が強制駆動されるようにしても良い。
この形態によると、第１熱交換器に多くの熱が入力されるようになり、第１循環経路の凍結を効果的に防止できる。
【００１０】
発電ユニットが燃料電池を備え、燃料電池で生じた排熱を回収する熱媒の循環経路と前記した第１循環経路との間に第２熱交換器を備えるタイプのコージェネレーションシステムでは、熱媒循環経路の凍結を防止する必要がある。熱媒として例えばイオン交換水や蒸留水が用いられる場合には、不凍液を投入することができないために凍結の可能性が高い。熱媒循環経路の凍結を防止できるコージェネレーションシステムが望まれる。このために、上述のコージェネレーションシステムでは、発電ユニットが運転停止中であって外気温が第５所定温度以下のときに熱媒を循環させるポンプを強制駆動する発電ユニット制御手段を付加することが好ましい。
この構成にすると、外気温が低くなり熱媒の凍結の可能性が出てくると熱媒が循環するので熱媒循環経路が凍結し難くなる。なお、第５所定温度は、熱媒の凝固点に基づいて設定されることが好ましい。
【００１１】
また、発電ユニットが改質ガスを生成する改質器を備えるタイプのコージェネレーションシステムでは、改質器の加熱器を利用して熱媒を加熱することで熱媒循環経路の凍結を防止することができる。即ち、上述のコージェネレーションシステムにおいて、発電ユニットが運転停止中であり、外気温が前記した第５所定温度以下であり、かつ熱媒循環経路内の熱媒温度が第６所定温度以下のときに、改質器に内蔵されている加熱器を強制駆動する発電ユニット制御手段を付加することで、熱媒循環経路の凍結を防止することができる。第６所定温度は、熱媒の凝固点に基づいて設定されることが好ましい。この場合、外気温の高低に基づいて第６所定温度が設定されるようにしても良い。外気温によって熱媒の温度が低下する度合いが異なるからである。
効率良く改質ガスを生成するために、改質器は加熱器を必要とする。この加熱器の排熱を利用して熱媒を加熱するので、新たな加熱機器等を付加することなく熱媒循環経路の凍結を防止できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
上記した各請求項に記載の発明は、以下に示す形態で好適に実施することができる。
（形態１） 発電ユニットが、燃料電池と改質器とを備える場合には、改質器に内蔵されている加熱器から生じる排熱と、燃料電池の発電で生じる排熱の双方を利用して第１循環経路内の温水を加熱する。
このような形態によると、排熱を有効に利用することができる。この場合、改質器の加熱器の排熱を利用した加熱手段と、燃料電池の排熱を利用した加熱手段の２つの加熱手段から構成されても良い。また、改質器の加熱器の排熱と燃料電池の排熱の双方を利用した一の加熱手段から構成されても良い。
【００１３】
【実施例】
（第１実施例）以下、図面を参照して本発明に係るコージェネレーションシステムの第１実施例について説明する。まず、図１を参照して本発明に係るコージェネレーションシステムの構成について説明する。図１は、コージェネレーションシステム１０の概略システム図を示したものである。コージェネレーションシステム１０は、発電を行なう発電ユニット２０と、発電ユニット２０の排熱で加熱された温水を利用するユニット１５等から構成される。
発電ユニット２０は、燃料電池２２と、改質器３０と、放熱機２８等から構成される。改質器３０は、炭化水素系の原燃料から水素ガスを生成する。水素を効率よく生成するためには高温度が必要とされることから、改質器３０にはバーナ３２が内蔵されている。改質器３０には、バーナ３２の燃焼排ガスを回収するガス管３４が接続されており、そのガス管３４は熱交換器７０を通過するように配置されている。この構成により、バーナ３２の燃焼排ガスが熱交換器７０に入力されることになる。なお、改質器３０は、制御ユニット６０によって駆動制御される。
燃料電池２２は、複数のセルから構成される。燃料電池２２には改質器３０と連通する図示省略の配管が接続されている。その配管を介して改質器３０で生成された水素ガスが燃料電池２２に供給される。燃料電池２２は、空気中の酸素を取り込み、取り込まれた酸素と改質器３０から供給される水素ガスを反応させて発電を行なう。燃料電池２２は、発電の際に発熱する。燃料電池２２には熱媒循環経路２４が接続されており、その熱媒循環経路２４の熱媒（本実施例では蒸留水である）が発電の際の生じる排熱を回収するようになっている。熱媒循環経路２４には第１循環ポンプ８が配設されている。この第１循環ポンプ８が駆動することで熱媒が循環する（矢印Ｄ１方向に循環する）。第１循環ポンプ８は、制御ユニット６０によって駆動制御される。具体的には、燃料電池２２の発電運転中に駆動するように制御される。また、後で詳細に説明するが、燃料電池２２の運転停止中であっても外気温が低い場合には、第１循環ポンプ８は駆動するように制御される。
【００１４】
また、熱媒循環経路２４は、熱交換器７４を通過するように配置されている。この構成により、熱媒によって回収された燃料電池２２の排熱が熱交換器７４に入力されることになる。また、熱媒循環経路２４はリザーブタンク２６を備えている。リザーブタンク２６での熱媒の貯留量が少なくなると、リザーブタンク２６に熱媒が供給される。
また、熱媒循環経路２４には第１三方弁３６が配設されている。第１三方弁３６は、１つの入力口と２つの出力口を備える。第１三方弁３６によって熱媒循環経路２４が二手に分岐している。第１三方弁３６の一方の出力口と接続されている熱媒循環経路２４は放熱機２８を介するように配置されており、他方の出力口と接続されている熱媒循環経路２４は放熱機２８を介さないように配置されている。この第１三方弁３６は、制御ユニット６０によってどちらの出力口を開口するかが制御される。この制御により熱媒が放熱機２８を経由して循環するか、放熱機２８を経由せずに循環するかが切替えられる。具体的には、温度センサＴ１で測定される熱媒温度が異常に高いときには、熱媒が放熱機２８を経由して循環するように第１三方弁３６の出力口が切替えられる。放熱機２８は、例えば送風を行なうことで熱媒を冷却する。
【００１５】
ユニット１５は、貯湯槽４４と給湯暖房機５０と制御ユニット６０等から構成される。発電ユニット２０と貯湯槽４４の間には、温水の循環経路４が配設されている。循環経路４は、貯湯槽４４の下部（又は中央）から温水を引出して、貯湯槽４４の上部に温水を戻す。循環経路４は、熱交換器７０と熱交換器７４を通過するように配置されている。循環経路４には第２循環ポンプ６が配設されている。この第２循環ポンプ６が駆動することで貯湯槽４４の温水が循環経路４内を循環する（矢印Ｄ２方向に循環する）。循環経路４を循環する温水は、熱交換器７０と熱交換器７４で加熱されて昇温し、再び貯湯槽４４で貯湯される。なお、第２循環ポンプ６は、制御ユニット６０によって駆動制御される。具体的には、第２循環ポンプ６は、燃料電池２２の発電運転中に駆動するように制御される。ただし、燃料電池２２の運転停止中であっても外気温が低い場合には第２循環ポンプ６が駆動する場合がある。これについての詳しい説明は後述する。また、循環経路４は、熱交換器８０を通過するように配置されている。循環経路４は熱交換器８０の入力口８０ａと出力口８０ｂを介して熱交換器内を通過する。
循環経路４には第２三方弁４６が配設されている。第２三方弁４６は、２つの入力口と１つの出力口を持つ。第２三方弁４６によって循環経路４が二手に分岐している。第２三方弁４６の一方の入力口と接続されている循環経路４は貯湯槽４４の下部と接続されており、他方の入力口と接続されている循環経路４は貯湯槽４４の中央と接続されている。第２三方弁４６は、制御ユニット６０によっていずれの入力口を開口するかが制御される。この入力口が切替えられることで、貯湯槽４４のどの部分（下部又は中央）から温水を循環経路４に誘導するかが切替えられることになる。また、循環経路４には温度センサＴ２が配設されている。この温度センサＴ２で測定される水温は、制御ユニット６０で監視される。
【００１６】
貯湯槽４４の下部には市水供給管６４と第１排水管６６が接続されている。貯湯槽４４には市水供給管６４から市水が供給される（矢印Ｄ３）。市水供給管６４には減圧弁４２が備えられている。減圧弁４２は、貯湯槽４４を耐圧以下に維持するために機能する。また、市水供給管６４は二手に分岐しており、市水供給管６４の一方は貯湯槽４４と接続し、他方は後述するミキシングバルブ７２の一方の入力口と接続している。ミキシングバルブ７２と接続される市水供給管６４には、温度センサＴ３と流量センサＶＣが配設されている。
第１排水管６６は、貯湯槽４４からの排水を案内する水管である（矢印Ｄ４）。第１排水管６６には止水弁４８が挿入されている。
【００１７】
貯湯槽４４の上部には２つの経路が接続されている。その一方は第１温水供給管５２であり、他方は圧力逃し弁５８を介して第２排水管５４である。第１温水供給管５２の他端は、ミキシングバルブ７２の一方の入力口に接続されている。貯湯槽４４の温水は、第１温水供給管５２を介してミキシングバルブ７２へ誘導される（矢印Ｄ５）。また、第１温水供給管５２には温度センサＴ４と流量センサＶＨが配設されている。
また、貯湯槽４４が耐圧以上になった場合には圧力逃し弁５８が作用し、貯湯槽４４の温水が圧力逃し弁５８を介して第２排水管５４へと誘導される（矢印Ｄ６）。第２排水管５４は前述の第１排水管６６と連通しており、第２排水管５４に誘導された温水は第１排水管６６を経由して排水される。
【００１８】
ミキシングバルブ７２には、第１温水供給管５２を介して貯湯槽４４の温水が入力され、市水供給管６４を介して市水が入力される。ミキシングバルブ７２の２つの入力口は、それぞれの開口度が可変である。即ち、温水と市水の入力比率が可変である。２つの入力口の開口度は、制御ユニット６０によって制御される。開口度が制御されることで、例えば市水を遮断して第１温水供給管５２からの温水のみをミキシングバルブ７２に入力することが可能であり、逆に温水を遮断して市水供給管６４からの市水のみを入力することも可能である。また、入力比率を例えば温水７０％、市水３０％とすることも可能である。ミキシングバルブ７２では、入力された温水と市水が混合される。ミキシングバルブ７２の出力口には、第２温水供給管７６の一端が接続されている。第２温水供給管７６の他端は給湯暖房機５０と接続されている。ミキシングバルブ７２で混合された温水は、第２温水供給管７６に案内されて給湯暖房機５０に導入される。
なお、第１温水供給管５２や第２温水供給管７６にはポンプが配設されていないが、貯湯槽４４の温水は次のようにして給湯暖房機５０に誘導される。貯湯槽４４は常に満たされている状態にあり、さらに貯湯槽４４の温水には市水供給管６４からの市水の供給圧力が常に加えられている。この直圧作用により、給湯暖房機５０に備えられる弁（図示省略）を開放すると、貯湯槽４４の温水が第１温水供給管５２、ミキシングバルブ７２、第２温水供給管７６を介して給湯暖房機５０へと誘導される。
【００１９】
給湯暖房機５０には、バーナ３８が備えられている。給湯暖房機５０のバーナ３８は、ガスを燃料をとして燃焼する。ガスは、給湯暖房機５０に接続されているガス管８２から導入される。このバーナ３８は、加熱能力可変に燃焼することができる。また給湯暖房機５０には外気温センサＴＸが配設されている。
また、給湯暖房機５０には高温水用往路管８４と、低温水用往路管８６と、風呂追い炊き用往路管８８と、風呂追い炊き用復路管９０と、高温水用復路管９２と、給湯管９４と、低温水用復路管９６のそれぞれの一端が接続されている。
高温水用往路管８４の他端は、例えば温水式暖房機（図示省略）に接続されている。給湯暖房機５０からは、高温水用往路管８４を介して約８０度の高温水が温水式暖房機等に供給される。また、高温水用復路管９２は、低温水用復路管９６と接続されている。温水式暖房機等で使用されて水温が低下した温水は、高温水用復路管９２から低温水用復路管９６へ誘導され、給湯暖房機５０に戻る。
低温水用往路管８６の他端は、例えば床暖房機（図示省略）と接続されている。給湯暖房機５０からは、低温水用往路管８６を介して約６０度の低温水が床暖房機等に供給される。床暖房機等で使用されて水温が低下した温水は、低温水用復路管９６を介して給湯暖房機５０に戻る。
低温水用復路管９６には第３三方弁９８が配設されている。第３三方弁９８は、１つの入力口と２つの出力口を有する。第３三方弁９８の一方の出力口と接続されている低温水用復路管９６は、熱交換器８０の入力口８０ｃに接続されている。また、他方の出力口と接続されている低温水用復路管９６は、熱交換器８０をバイパスして給湯暖房機５０に直接接続されている。熱交換器８０と接続されている低温水用復路管９６は、入力口８０ｃと出力口８０ｄを介して熱交換器内を通過する。第３三方弁９８は、制御ユニット６０によっていずれの出力口とされるかが切替えられる。この切替により、低温水用復路管９６の温水が、熱交換器８０を介して給湯暖房機５０に戻るか、熱交換器８０をバイパスして給湯暖房機５０に直接戻るかが切替えられる。なお、第３三方弁９８は、通常時には低温水用復路管９６の温水が熱交換器８０をバイパスして給湯暖房機５０に戻るようになされている。
【００２０】
風呂追い炊き用往路管８８の他端は、風呂釜（図示省略）と接続されている。その風呂釜には風呂追い炊き用復路管９０の他端が接続されている。風呂追い炊き用往路管８８と復路管９０を介して風呂釜にある温水が循環するようにされている。循環する風呂釜の温水はバーナ３８で加熱される。これにより、風呂釜の温水の追い炊きが行なわれる。
給湯管９４の他端は、例えば洗面所や台所の蛇口と接続されている。洗面所や台所で温水の供給を受ける者は、予め給湯温度を設定できる。この給湯温度の設定は、給湯暖房機５０に備えられるリモコン８５で行なわれる。
なお、本実施例では、貯湯槽４４の温水（即ち第２温水供給管７６を介して給湯暖房機５０に入力された温水）は、上述の給湯用の温水として使用される。即ち高温水用の温水や低温水用の温水は、貯湯槽４４の温水が使用されたものではない。
【００２１】
ここで、図２を参照して低温水用の温水がどのようにして供給されるかを説明する。図２は、給湯暖房機５０の内部を示したものであり、特にシスターンとそれに接続される低温水用の往路管８６と復路管９６を示したものである。なお、この図２では、給湯暖房機５０と接続される他の配管（高温水用往路管８４等）は図示していない。
図２に示されるように、給湯暖房機５０にはシスターン５１が備えられている。シスターン５１は、貯水タンクとして機能する。シスターン５１には低温水用往路管８６と低温水用復路管９６の一端がそれぞれ接続されている。低温水用往路管８６には低温水用ポンプ７が配設されている。低温水用ポンプ７は、制御ユニット６０によって駆動制御される。具体的には、床暖房機等が使用されるときに、低温水用ポンプ７は駆動する。低温水用ポンプ７が駆動することでシスターン５１の（水）温水が、低温水用往路管８６、床暖房機等、低温水用復路管９６を循環する。即ち、低温水用往路管８６と低温水用復路管９６によって、シスターン５１の（水）温水が循環する経路が形成されている。また、低温水用往路管８６は、バーナ３８で加熱できるように配置されている。バーナ３８によりシスターン５１から循環する温水が加熱され、水温（本実施例では約６０度）が維持される。
なお、高温水用の温水も低温水用の温水と同様にシスターン５１内の温水が供給される。高温水用往路管８４には高温水用ポンプ（図示省略）が配設され、さらには高温水用往路管８４内の温水を加熱できるようにバーナ３８が配置されている。なお、高温水としては約８０度前後の温水が使用される。
【００２２】
次に、図３を参照して制御ユニット６０とそれに接続される各種装置の構成を説明する。図３は、制御ユニット６０に各種装置が接続される様子を示したブロック図である。なお、図３には本発明を特徴付けるセンサと装置のみを示している。制御ユニット６０は、発電ユニット１０とユニット１５の双方のユニットを構成する機器を統括的に制御する。
図３に示されるように、制御ユニット６０は、ＣＰＵ１０２とＲＯＭ１０４とＲＡＭ１０６と出力ポート１０８と入力ポート１１０から構成される。これらＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０４及びＲＡＭ１０６はバス１０９によって出力ポート１０８及び入力ポート１１０と相互に接続されている。
ＣＰＵ１０２は、ＲＯＭ１０４に格納された制御プログラムに従ってコージェネレーションシステム１０を構成する各種装置を統括的に制御する。ＲＯＭ１０４に格納される制御プログラムには、外気温センサＴＸや温度センサＴ１の温度に基づいて第１三方弁３６の切替や第１循環ポンプ８の駆動を行なう処理や、外気温センサＴＸや温度センサＴ２の温度に基づいて第２三方弁４６の切替や第２循環ポンプ６の駆動を行なう処理等を実現するためのプログラムが含まれている。ＲＡＭ１０６は、ワークメモリとして使用されるメイン記憶素子であって、温度等の各種データや出入力信号等が各種プログラムの実行に応じて格納される。
【００２３】
入力ポート１１０には、外気温センサＴＸと、温度センサＴ１〜Ｔ４と、流量センサＶＣ，ＶＨが接続されている。また、入力ポート１１０は、給湯暖房機５０を介してリモコン８５から信号を受信することができる。
外気温センサＴＸは、外気温を所定のデータ形式に変換して出力する。温度センサＴ１〜Ｔ４は、水温や熱媒温度を所定のデータ信号に変換して出力する。また、流量センサＶＣ，ＶＨは、それぞれが配設されている水管の流量を所定のデータ信号に変換して出力する。これらの各温度センサ、流量センサは、水温又は流量が常時測定され、その測定結果を常時出力している。
給湯暖房機５０は、リモコン８５を用いて使用者が設定した給湯設定温度を所定のデータ信号に変換して出力する。各センサや給湯暖房機５０から出力された信号は入力ポート１１０で受信され、入力ポート１１０で受信された信号はバス１０９を介してＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０４、ＲＡＭ１０６に取り込まれる。ＲＡＭ１０６では、各温度センサで測定された温度データや、各流量センサで測定された流量データが常時更新される（書換えられる）。
【００２４】
出力ポート１０８には、第１三方弁３６、第２三方弁４６、第３三方弁９８、第１循環ポンプ８、低温水用ポンプ７、第２循環ポンプ６、改質器３０、燃料電池２２、給湯暖房機５０、ミキシングバルブ７２が接続されている。
第１三方弁３６、第３三方弁９８は、制御ユニット６０からの信号に基づいて出力口を切替える。また、第２三方弁４６は、制御ユニット６０からの信号に基づいて入力口を切替える。各ポンプ６，７，８は、制御ユニット６０からの信号に基づいて駆動する。
改質器３０は、制御ユニット６０からの信号に基づいてその起動と停止を行なう。改質器３０が駆動しているときには、バーナ３２で加熱が行なわれる。また、改質器３２は、制御ユニット６０からの信号に基づいて改質器本体の駆動を行なわずにバーナ３２のみ駆動させることができる。燃料電池２２は、制御ユニット６０からの信号に基づいて発電運転を行なう。
給湯暖房機５０は、制御ユニット６０からの信号に基づいて第２温水供給管７６から温水を導入するように弁を開放する。この場合、給湯される温水が設定温度よりも低い場合には、バーナ３８を用いて加熱を行なう。また、給湯暖房機５０は、低温水（シスターン５１から循環する温水）が６０度より低い場合には、バーナ３８を用いて低温水として用いられる温水を加熱する。さらに、給湯暖房機５０は、高温水（シスターン５１から循環する温水）が８０度より低い場合には、バーナ３８を用いて高温水として用いられる温水を加熱する。
ミキシングバルブ７２は、制御ユニット６０からの信号に基づいて２つの入力口の開口比率を変更する。
【００２５】
次に、図４を参照して制御ユニット６０が行なう処理について説明する。なお、以下で説明する処理は、本発明を特徴づける処理についてのみ説明する。従って、ミキシングバルブ７２での入力口の開口比率の決定処理、決定された開口比率に従ってミキシングバルブ７２を駆動する処理、給湯処理、高温水の供給処理、低温水の供給処理等については公知の処理が実施されれば良く、本明細書での説明は省略するものとする。
制御ユニット６０は、燃料電池２２の発電運転条件を満たすか否かを常時監視している（ステップＳ２）。この開始条件は、例えば貯電量が所定値以下になったときや、１日の運転開始時が決まっている場合にはその運転開始時になったとき等、種々の条件に設定することができる。発電運転条件を満たした場合（ステップＳ２でＹＥＳの場合）は、まず、改質器３０を起動するための信号を出力する（ステップＳ４）。このステップＳ４の処理を行なうことにより改質器３０が起動して改質ガスが生成される。そして改質器３０のバーナ３２の燃焼排ガスが熱交換器７０に入力されることになる。
ステップＳ４の処理を行うと、次に燃料電池２２に起動信号を出力することで、燃料電池２２を起動する（ステップＳ６）。さらには、第１循環ポンプ８を起動する（ステップＳ８）。第１循環ポンプ８が起動すると、燃料電池２２の排熱を回収する熱媒が循環し、熱交換器７４に燃料電池２２の排熱が入力されることになる。
【００２６】
制御ユニット６０は、次に第２循環ポンプ６を起動する（ステップＳ１０）。この処理により貯湯槽４４の温水が循環経路４を循環し、循環する温水が熱交換器７０や熱交換器７４で加熱されて昇温する。なお、このステップＳ１０の処理を行なうときには、貯湯槽４４の中央から温水が循環するようにされている。即ち、第２三方弁４６の入力口が、貯湯槽４４の中央から温水が循環するように設定されている。これは、以下の理由による。
貯湯槽４４内の熱量を有効に利用するためには貯湯槽４４から給湯暖房機５０に高温の温水を供給しなければならない。このために、第１温水供給管５２が接続される貯湯槽４４の上部は高温に保つ必要がある。また、貯湯槽４４内の蓄熱量が少ない場合には貯湯槽４４の下部の水温が低い。このため、貯湯槽４４内の温水の昇温が不充分になってしまう。このような事態が生じると、貯湯槽４４の温水を高温に維持することができない。このため、燃料電池２２の発電運転開始当初は、温水を貯湯槽４４の中央から循環させることで、貯湯槽４４の上部の温水を効率よく昇温させることにしている。
【００２７】
次に、制御ユニット６０は、燃料電池２２の発電運転の停止条件を満たしたかについてを常時監視する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２では、例えば、所定の貯電量に達したときや、予め設定された運転時間が終了したときに等にＹＥＳとされる。停止条件を満たしたとき（ステップＳ１２でＹＥＳの場合）は、改質器３０、燃料電池２２、第１循環ポンプ８、第２循環ポンプ６のすべてを停止させる。具体的には、駆動を停止するための信号をすべての装置に対して出力する（ステップＳ２０）。
一方、このステップＳ１２でＮＯの場合は、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、燃料電池２２が運転を開始してから所定時間経過したか否かが判別される（ステップ１４）。ここでＮＯと判別されると、ステップＳ１２に戻り、再び停止条件を満たしたか否かが判別される。所定時間経過した場合（ステップＳ１４でＹＥＳの場合）には、第２三方弁４６の入力口を切替える（ステップＳ１６）。具体的には、入力口を切替える信号を第２三方弁４６に対して出力する。燃料電池２２の発電時間が長くなると、それだけ発電ユニット２０で生じる排熱も多くなる。このため、排熱を用いて貯湯槽４４の温水全体を充分に昇温させることができる。貯湯槽４４の上部の温水のみならず下部の温水をも昇温させるためにステップＳ１６の処理を行なう。
なお、所定時間経過したか否かを基準とするのではなく、温度センサＴ２での測定温度に基づいて第２三方弁４６を切換えるようにしても良い。この場合、例えば温度センサＴ２での測定温度が４０度以下の場合には貯湯槽４４の中央から温水が循環するようにし、測定温度が４０度以上の場合には貯湯槽４４の下部から温水が循環するようにしても良い。
ステップＳ１６で第２三方弁４６の切替を行なうと、制御ユニット６０は燃料電池２２の発電運転の停止条件を満たすか否かを判別する（ステップＳ１８）。このステップＳ１８では、上述のステップＳ１２と同様に、例えば所定の貯電量に達したとき等にＹＥＳとされる。このステップＳ１８でＮＯの場合は、発電運転の停止条件を満たすまでその監視を続ける。停止条件を満たした場合（ステップＳ１８でＹＥＳの場合には、改質器３０、燃料電池２２等を停止させる（ステップＳ２０）
【００２８】
また、制御ユニット６０は、燃料電池２２の運転条件を満たさないとき（即ち発電運転を行なっていないとき；ステップＳ２でＮＯの場合）は、凍結防止処理を行なう（ステップＳ２２）。図５を参照してステップＳ２２の凍結防止処理について説明する。
凍結防止処理では、制御ユニット６０は、まず外気温が３度以下であるか否かを判別する（ステップＳ３０）。この処理は、外気温センサＴＸから受信している外気温データが３度以下になった場合にＹＥＳとされる。外気温が３度以下の場合（ステップＳ３０でＹＥＳの場合）には、第２循環ポンプ６を起動する（ステップＳ３２）。即ち、第２循環ポンプ６を強制的に駆動する。このステップＳ３２の処理を行なうことにより、貯湯槽４４の温水（燃料電池２２が長時間運転しなかった場合には冷水になっている可能性がある）が循環経路４を循環し、循環経路４の凍結が防止される。なお、このステップＳ３２では、第２循環ポンプ６を最小能力（本実施例では１２００ｒｐｍ）で駆動させる。消費電力を抑えるためである。
ステップＳ３２の処理を行なうと、次に外気温が１度以下になったか否かを監視する（ステップＳ３４）。外気温が１度以下になった場合（ステップＳ３４でＹＥＳの場合）は、第２循環ポンプ６の回転数を上げる（ステップＳ３６）。具体的には１８００ｒｐｍに回転数を上げる。外気温が１度以下になると、循環経路４の凍結の可能性が高くなるので、第２循環ポンプ６の回転数を上げて循環経路４内の流動速度を上げる。
【００２９】
第２循環ポンプ６の回転数を上げた場合、又は、外気温が１度以上ある場合（ステップＳ３４でＮＯの場合）は、外気温が３度以上になったか否かを監視する（ステップＳ３８）。外気温が３度以上になった場合（ステップＳ３８でＹＥＳの場合）は、第２循環ポンプ６を停止させて凍結防止処理を終了する（ステップＳ４６）。外気温が３度以上であると循環経路４の凍結の可能性がほぼなくなるからである。
外気温が３度以上ではない場合（ステップＳ３８でＮＯの場合）は、次に循環経路４の水温を監視し、その水温が１度以下かを判別する（ステップＳ４０）。このステップＳ４０の処理は、温度センサＴ２から受信している温度データが１度以下になった場合にＹＥＳとされる。循環経路４の水温が１度以下の場合（ステップＳ４０でＹＥＳの場合）には、改質器３０のバーナ３２を起動する（ステップＳ４２）。即ち、改質器３０のバーナ３２を強制的に駆動する。具体的には、バーナ３２を起動するように改質器３０に対して信号を出力する。このステップＳ４２の処理を行うことによって、バーナ３２の燃焼排ガスが熱交換器７０に入力し、熱交換器７０によって循環経路４の水が加熱されることになる。このために、循環経路４（貯湯槽４４）の凍結が防止される。また、循環経路４の水温が１度以上であるならば（ステップＳ４０でＮＯの場合）、ステップＳ３８に戻り再び外気温を監視する。
改質器３０のバーナ３２を駆動すると、循環経路４の水温が５度まで上昇したか否かが監視される（ステップＳ４４）。水温が５度まで上昇した場合（ステップＳ４４でＹＥＳの場合）には、循環経路４がしばらく凍結する可能性はないものとして第２循環ポンプ６、改質器３０のバーナ３２を停止し、凍結防止処理を終了する（ステップＳ４６）。
なお、第２循環ポンプ６を停止した後に所定のタイマーをスタートし、タイマーが所定時間に達した場合に再び第２循環ポンプ６を起動するような形態を採用しても良い。また、第２循環ポンプ６をステップＳ４６で停止させずに第２循環ポンプ６がしばらくの間駆動するような形態を採用しても良い。両形態ともに循環経路４の凍結を効果的に防止することができる。
ステップＳ４６の処理を行なった場合、又は、ステップＳ３０でＮＯと判別された場合には、上述のステップＳ２に戻って燃料電池２２の発電運転条件を満たすか否かを再び監視する。
なお、上述の凍結防止処理が行なわれているときに、燃料電池２２の運転条件が満たされた場合には、すべての凍結防止処理を終了し、ステップＳ４からの処理を行なう。燃料電池２２が発電運転を始めると、第２循環ポンプ６が駆動し、さらに発電ユニット２０の排熱で循環経路４の水が加熱されるために、凍結防止処理を行なう必要がないからである。
【００３０】
上記した第１実施例に係るコージェネレーションシステム１０では、外気温に基づいて第２循環ポンプ６が強制的に駆動される。このため、貯湯槽４４の温水が循環して循環経路４の凍結が防止される。また、長時間燃料電池２２が停止し、貯湯槽４４が冷水になっていたとしても、循環経路４を水が流動するので凍結を防止することができる。
また、極寒状態等で第２循環ポンプ６を駆動するだけでは循環経路４の凍結を防止できない場合であっても、循環経路４の水温が１度以下になれば改質器３０のバーナ３２が強制的に駆動される。このため、バーナ３２の排熱が熱交換器７０に入力し、熱交換器７０によって循環経路４の水が加熱される。このために、循環経路４の凍結を防止することができる。
このコージェネレーションシステム１０では、新たな機器等が付加されることなく、従来から備えられる第２循環ポンプ６や改質器３０に内蔵されているバーナ３２を利用して循環経路４の凍結が防止されている。
【００３１】
（第２実施例）次に本発明の第２実施例について説明する。第２実施例に係るコージェネレーションシステムは、そのハード構成は第１実施例と同様である。しかしながら、第２実施例では、制御ユニット６０が行なう凍結防止処理が第１実施例の凍結防止処理と異なる。以下では、第１実施例と同一の部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００３２】
図６を参照して第２実施例の制御ユニット６０が行なう凍結防止処理について説明する。なお、図６おけるステップＳ６０〜Ｓ７０までの処理は、上述した図５のステップＳ３０〜Ｓ４０までの処理と同様である。従って、以下ではステップＳ６０〜Ｓ７０までの処理の説明を省略し、ステップＳ７２の処理から説明を行なう。
制御ユニット６０は、循環経路４の水温が１度以下になった場合（ステップ７０でＹＥＳの場合）は、第３三方弁９８を切替る（ステップＳ７２）。詳しくは、低温水用復路９６の温水が、熱交換器８０を介して給湯暖房機５０に戻るように第３三方弁９８の出力口を切替える。このステップＳ７２の処理を行なうことにより、低温水用復路管９６の温水が熱交換器８０を通過するようになる。このために、循環経路４の水が、低温水用復路管９６の温水と熱交換して加熱される。ただし、この熱交換はシスターン５１から低温水が循環していなければ行なうことができないために、次のステップＳ７４の判別が行なわれる。即ち、ステップＳ７４では、低温水用ポンプ７が駆動しているか否かが判別される。このステップＳ７４でＮＯの場合には、低温水用ポンプ７を起動し、さらには、給湯暖房機５０のバーナ３８を起動する（ステップＳ７６）。これにより低温水が循環することになり、熱交換器８０に低温水が入力されることになる。
低温水用ポンプ７等を起動した場合、又は、すでにそれらが駆動していた場合（ステップＳ７４でＹＥＳの場合）には、循環経路４の水温が５度に達したか否かが判別される（ステップＳ７８）。５度に達した場合（ステップＳ７８でＹＥＳの場合）には、第２循環ポンプ６を停止し、さらに第３三方弁９８の出力口を再び切替える（ステップＳ８０）。即ち、低温水用復路管９６の温水が、熱交換器８０を介さずに給湯暖房機５０に戻るように第３三方弁９８の出力口を切替える。なお、このステップＳ８０の処理では、低温水を用いた床暖房機等が駆動していない場合には、さらに給湯暖房機５０のバーナ３８を停止し、低温水用ポンプ７を停止する。
【００３３】
上記した第２実施例に係るコージェネレーションシステム１０では、熱交換器８０を用いて循環経路４の水を加熱することでその凍結を防止する。給湯暖房機５０にバーナ３８は必須の構成であり、新たな加熱機器を付加することなく循環経路４の凍結を防止することができる。
【００３４】
（第３実施例）次に本発明の第３実施例について説明する。第３実施例に係るコージェネレーションシステムは、そのハード構成は上記した各実施例と同様である。しかしながら、第３実施例では、熱媒循環経路２４の凍結が防止される点で上記各実施例と異なる。以下では、上記した各実施例と同一の部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
まず、図７を参照して第３実施例の発電ユニット２０の構成について説明する。本実施例の発電ユニット１０には交換器７１が配設されている。熱媒循環経路２４は、熱交換器７１を通過するように配置されている。また、改質器３０から伸びる燃焼排ガスのガス管３４が、途中で分岐している。分岐したガス管３４ａは、熱交換器７１を通過している。この構成により、改質器３０のバーナ３２の燃焼排ガスが熱交換器７１に入力することになる。
【００３５】
次に、図８を参照して本実施例の制御ユニット６０の行なう処理について説明する。制御ユニット６０は、燃料電池２２の運転条件を満たすか否かを判別し（ステップＳ９０）、満たす場合（ステップＳ９０でＹＥＳの場合）には燃料電池２２の発電処理を行なう（ステップＳ９２）。この処理は、上記した第１実施例のステップＳ４からＳ２０までの処理を行う（図４参照）。
一方、運転条件を満たさない場合（ステップＳ９０でＮＯの場合）には、熱媒循環経路２４の凍結防止処理（ステップＳ９４）と、循環経路４の凍結防止処理（ステップＳ９６）を行なう。ステップＳ９６の凍結防止処理は、第１実施例で説明した凍結防止処理と同様の処理を行う（図５参照）。ステップＳ９４の熱媒循環経路２４の凍結防止処理は、次のようにして行なわれる。
【００３６】
図９を参照して熱媒循環経路２４の凍結防止処理について説明する。まず、制御ユニット６０によって外気温が３度より大きいか否かが判別される（ステップＳ１００）。このステップＳ１００でＮＯと判別されると、ステップＳ９０に戻り燃料電池２２の運転条件を満たすか否かが判別される。
一方、外気温が３度より小さい場合（ステップＳ１００でＹＥＳの場合）は、第１循環ポンプ８を起動する（ステップＳ１０２）。即ち、第１循環ポンプ８を強制的に駆動する。具体的には、起動信号を第１循環ポンプ８に対して出力する。ステップＳ１０２の処理を行なうことで、熱媒が熱媒循環経路２４を循環する。このために、第１循環ポンプ８が停止していて熱媒が静止しているよりも凍結し難くなる。さらに、熱媒循環経路２４の水温（本実施例の熱媒は蒸留水である）が１度以下か否かが判別される（ステップＳ１０４）。この処理は、温度センサＴ１から受信する温度データが１度以下の場合にＹＥＳとされ、１度より大きい場合にＮＯとされる。ステップＳ１０４でＮＯとされた場合には、外気温が３度以上になったか否かを監視する（ステップＳ１０６）。外気温が３度以上になった場合（ステップＳ１０６でＹＥＳの場合）には、第１循環ポンプ８を停止して熱媒循環経路２４の凍結防止処理を終了する（ステップＳ１１２）。また、外気温が３度以上でないならば（ステップＳ１０６でＮＯの場合）、ステップＳ１０４に戻り再び熱媒の温度（水温）を監視する。
ステップＳ１０４でＹＥＳ、即ち水温が１度より小さいならば、改質器３０のバーナ３２を起動する（ステップＳ１０８）。即ち、改質器３０に内蔵されているバーナ３２を強制駆動する。ステップＳ１０８の処理を行なうことによりバーナ３２の燃焼排ガスが熱交換器７１に入力し、熱交換器７１によって熱媒が加熱されることになる。このため、熱媒循環経路２４の凍結を防止することができる。ステップＳ１０８の処理を行うと、次に熱媒循環経路２４の水温が５度以上になったかを確認する（ステップＳ１１０）。５度以上になったならば（ステップＳ１１０でＹＥＳの場合）、しばらく凍結はしないと判断して第１循環ポンプ８を停止し、さらに改質器３０のバーナ３２を停止する（ステップＳ１１２）。
【００３７】
第３実施例に係るコージェネレーションシステム１０では、外気温が所定温度以下になると第１循環ポンプ８を駆動することで熱媒循環経路２４の凍結が防止される。また、第１循環ポンプ８を駆動するだけでは凍結を防止できない場合には、改質器３０のバーナ３２を駆動し、その燃焼排ガスを用いて熱媒を加熱する。これにより熱媒循環経路２４の凍結を完全に防止することができる。
【００３８】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
上記した第２実施例では、低温水用復路管９６の温水と熱交換することで循環経路４の凍結を防止したが、高温水用復路管９２の温水と熱交換するようにしても良い。また、各往路管８４，８６の温水と熱交換するようにしても良い。このようにしても循環経路４の凍結を防止することができる。
【００３９】
また、貯湯槽４４がない構成にし、発電ユニット１０の排熱で加熱された温水が、給湯暖房機５０のシスターン５１で貯められる構成にしても良い。
さらには、第１実施例の凍結防止処理において、外気温に基づいて改質器３０のバーナ３２を起動させる水温を変えても良い。本実施例では、水温が１度以下になるとバーナ３２を起動させている。これを例えば、（１）外気温が３度〜０度の場合は水温が１度でバーナ３２を起動し、（２）外気温が０度〜マイナス５度の場合は水温が２度でバーナ３２を起動し、（３）外気温がマイナス５度〜マイナス１５度の場合は水温が３度でバーナ３２を起動する、といった制御を行なっても良い。外気温が低くなる程循環経路４の凍結の可能性が大きくなるので、それに合わせてバーナ３２を起動するのである。なお、これと同様に、第２実施例の凍結防止処理において、第３三方弁９８の切替えが行なわれる水温を外気温に応じて変更させても良い。また同様に、第３実施例の熱媒循環経路２４の凍結防止処理において、改質器３０のバーナ３２を起動させる熱媒温度を外気温に応じて変更させても良い。
なお、第２実施例において、低温水用往路管８６の温水温度が低いときには熱交換器８０によって循環経路４を効果的に加熱することができない。このため、低温水用往路管８６の温水温度が所定温度以下になった場合には、バーナ３８を強制的に駆動して低温水を昇温させることが好ましい。
また、第１実施例で循環経路４の水温が５度以上になると凍結防止処理を終了しているが、所定時間経過後に再度第２循環ポンプ６と改質器３０のバーナ３２が自動的に起動されるようにしても良い。これは例えばインターバルタイマーを用いて行なうことができる。このようにすると、再び循環経路４の水温が低下する場合であっても自動的に凍結防止処理が行なわれることになる。第２実施例、第３実施例の凍結防止処理でも同様に行なうことができる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例に係るコージェネレーションシステムの概略構成図である。
【図２】 給湯暖房機の内部の概略構成図である。
【図３】 制御ユニットとその周辺のブロック図である。
【図４】 制御ユニットで実施される処理のフローチャートである。
【図５】 制御ユニットで実施される凍結防止処理のフローチャートである。
【図６】 制御ユニットで実施される凍結防止処理のフローチャートである（第２実施例）。
【図７】 第３実施例の発電ユニット周辺の概略構成図である。
【図８】 制御ユニットで実施される処理のフローチャートである（第３実施例）。
【図９】 制御ユニットで実施される凍結防止処理のフローチャートである（第３実施例）。
【符号の説明】
６・・第２循環ポンプ
８・・第１循環ポンプ
１０・・コージェネレーションシステム
２０・・発電ユニット
４４・・貯湯槽
５０・・給湯暖房機
６０・・制御ユニット
Claims (5)
- 発電ユニットと、
発電ユニットの排熱を利用して温水に加熱する加熱手段と、
加熱手段で加熱された温水を貯湯する貯湯槽と、
貯湯槽内の温水を設定温度に調温して温水使用箇所に供給する温水供給手段と、
前記加熱手段と前記貯湯槽の間に設けられているとともに前記貯湯槽内の温水を前記加熱手段に送って前記貯湯槽に戻す第１循環経路と、
その第１循環経路内の温水を循環させるポンプと、
発電ユニットが運転停止中であって外気温が第１所定温度以下のときに前記ポンプを強制駆動するポンプ制御装置とを備え、
前記ポンプ制御装置は、外気温が前記第１所定温度よりも低い第２所定温度以下のときに前記ポンプの回転数を上げることを特徴とするコージェネレーションシステム。 - 前記発電ユニットが運転停止中であり、外気温が前記第１所定温度以下であり、かつ前記第１循環経路内の水温が第３所定温度以下のときに、発電ユニットに内蔵されている加熱器を強制駆動する発電ユニット制御手段が付加されていることを特徴とする請求項１に記載のコージェネレーションシステム。
- 発電ユニットと、
発電ユニットの排熱を利用して温水に加熱する加熱手段と、
加熱手段で加熱された温水を貯湯する貯湯槽と、
貯湯槽内の温水を設定温度に調温して温水使用箇所に供給する温水供給手段と、
前記加熱手段と前記貯湯槽の間に設けられているとともに前記貯湯槽内の温水を前記加熱手段に送って前記貯湯槽に戻す第１循環経路と、
その第１循環経路内の温水を循環させるポンプと、
発電ユニットが運転停止中であって外気温が第１所定温度以下のときに前記ポンプを強制駆動するポンプ制御装置とを備え、
前記温水供給手段と前記温水使用箇所との間に、温水を温水供給手段から温水使用箇所に送って温水供給手段に戻す第２循環経路が形成されており、
第１循環経路と第２循環経路の間には第１熱交換器が設けられており、
第２循環経路は、温水使用箇所で使用された後の温水が、前記第１熱交換器を通過して温水供給手段に戻る経路と、前記第１熱交換器をバイパスして温水供給手段に戻る経路とを有することを特徴とするコージェネレーションシステム。 - 前記第２循環経路内の水温が第４所定温度以下のときに、前記第２循環経路内の温水を加熱する加熱器が強制駆動されることを特徴とする請求項３に記載のコージェネレーションシステム。
- 発電ユニットと、
発電ユニットの排熱を利用して温水に加熱する加熱手段と、
加熱手段で加熱された温水を貯湯する貯湯槽と、
貯湯槽内の温水を設定温度に調温して温水使用箇所に供給する温水供給手段と、
前記加熱手段と前記貯湯槽の間に設けられているとともに前記貯湯槽内の温水を前記加熱手段に送って前記貯湯槽に戻す第１循環経路と、
その第１循環経路内の温水を循環させるポンプと、
発電ユニットが運転停止中であって外気温が第１所定温度以下のときに前記ポンプを強制駆動するポンプ制御装置とを備え、
前記発電ユニットが、燃料電池と、改質ガスを生成する改質器を有しており、
前記加熱手段は、燃料電池で生じた排熱を回収する熱媒の循環経路と第１循環経路との間に設けられた第２熱交換器を有しており、
前記発電ユニットが運転停止中であって外気温が第５所定温度以下のときに、前記熱媒を循環させるポンプを強制駆動するとともに、前記発電ユニットが運転停止中であり、外気温が第５所定温度以下であり、かつ熱媒循環経路内の熱媒温度が第６所定温度以下のときに、前記改質器に内蔵されている加熱器を強制駆動する発電ユニット制御手段が付加さ れていることを特徴とするコージェネレーションシステム。
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